本研究基于一台两级涡轮增压柴油机的开发项目，针对该柴油机瞬变工况条件下多项运行参数的控制要求，提出能够对柴油机瞬变工况下多控制参数、多限定条件进行精准跟踪并能真实反应发动机性能的方法，解决运用GT-Power对发动机进行性能仿真时难以实现实时控制、并同时满足多限定条件的难题。通过采用模拟仿真计算与试验验证相结合的研究手段，对各种两级涡轮增压系统的应用、匹配以及控制进行了研究，总结了两级涡轮增压系统匹配与控制的规律，并对柴油机瞬变工况数值模拟的数学模型（容积法模型）进行详细了的研究。根据该柴油机的实际结构尺寸以及试验数据，建立了该柴油机的稳态和瞬态GT-power模型，对模型中重要模块的定义和参数的设置进行了详尽的说明。通过试验数据对仿真模型进行了校正：柴油机性能参数的仿真误差在3%以内，增压器运行参数的误差在5%以内。在校正后的GT-power稳态性能仿真模型的基础上，建立了两级涡轮增压柴油机瞬变工况下满足多限定参数控制要求的模拟仿真流程；开发出了瞬变工况下EGR的控制模块，实现了瞬变工况下EGR阀开度的实时控制方法；在满足多限定参数控制的要求下，通过实时控制循环喷油量来实时控制缸内的瞬时空燃比，提出了瞬变工况下空燃比和燃烧放热参数的控制方法，并开发出了瞬变工况下循环喷油量和燃烧放热参数计算的流程。通过对目标EGR率、AFR、燃烧参数等进行动态预测、实时调节，实现了与GT-Power数模的实时耦合，仿真结果表明：对边界限定条件的吻合良好，此多限定参数控制方法有很高的精确度和可信度。借助开发的数模和提出的多限定参数控制方法对该柴油机的瞬变工况进行了预测，并对VGT位置的控制策略进行了对比优化，为该柴油机瞬变过程的标定提供了数值式标定辅助工具、思路与优化方向。